Sijaitsee noin 129 valovuoden päässä Maasta suunnassa Pegasuksen tähdistö on suhteellisen nuori tähtijärjestelmä HR 8799 . Vuodesta 2008 alkaen tästä järjestelmästä löydettiin neljä kiertävää eksoplaneettaa, jotka – eksoplaneetan ohella Formalhaut b – olivat ensimmäisiä, jotka varmistettiin suoralla kuvantamistekniikalla. Ja ajan mittaan tähtitieteilijät ovat alkaneet uskoa, että nämä neljä planeettaa resonoivat keskenään.
Tässä tapauksessa nämä neljä planeettaa kiertävät tähteään resonanssilla 1:2:4:8, mikä tarkoittaa, että kunkin planeetan kiertoaika on lähes tarkassa suhteessa muihin järjestelmän piiriin. Tämä on suhteellisen ainutlaatuinen ilmiö, joka inspiroi Jason Wangia – jatko-opiskelijaa NASAn tukeman Berkeleyn haarasta. Nexus Exoplanet System Sciencelle (NExSS) – tuottaa video, joka havainnollistaa heidän orbitaalitanssiaan.
Käyttämällä kuvia, jotka on saatu W.M. Keckin observatorio Wangin video tarjoaa seitsemän vuoden aikana välähdyksen näistä neljästä liikkeessä olevasta eksoplaneettasta. Kuten alta näet, keskustähti on pimentynyt, jotta sen planeetoilta heijastuva valo voidaan nähdä. Ja vaikka se ei näytä planeettojen suorittavan täyttä kiertoratajaksoa (mikä kestäisi vuosikymmeniä ja jopa vuosisatoja), se havainnollistaa kauniisti resonanssia, joka vallitsee tähden neljän planeetan välillä.
Kuten Jason Wang kertoi Universe Todaylle sähköpostitse:
'Tiedot saatiin 7 vuoden aikana yhdestä 10 metrin Keck-teleskoopista tähtitieteilijöiden ryhmältä (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman ja Ben Zuckerman). Christian pienensi jokaista seitsemästä datajaksosta 7 datakehykseksi. Sitten tein elokuvan interpoloimalla nuo 7 kuvaa 100 ruuduksi liikeinterpoloinnilla saadakseni tasaisen videon, jotta se ei ole katkonainen (ikään kuin voisimme tarkkailla niitä joka kuukausi Maasta).
Kuvat neljästä eksoplaneettasta on alun perin vanginnut tohtori Christian Marois Kanadan kansallisesta tutkimusneuvostosta. Herzbergin astrofysiikan instituutti . Se oli vuonna 2008 että Marois ja hänen kollegansa löysivät kolme ensimmäistä HR 8799:n planeetoista – HR 8799 b, c ja d – käyttämällä suoraa kuvantamistekniikkaa. Samaan aikaan joukkue ko UC Berkeley ilmoitti Fomalhaut b:n löytö, myös käyttämällä suoraa kuvantamista.
Kaikki nämä planeetat määritettiin olevan samankokoisia ja samankokoisia kaasujättiläisiä, joiden koko on 1,2-1,3 kertaa Jupiteria suurempi ja 7-10 kertaa sen massa. Löytöhetkellä HR 8799 d:n uskottiin olevan lähin planeetta tähteään, noin 27 tähtitieteellisen yksikön (AU) etäisyydellä – kun taas kaksi muuta kiertävät noin 42 ja 68 AU:n etäisyyksillä.
HST:n vuonna 1998 ottama kuva HR 8799:stä (vasemmalla), kuva käsitelty sironneen tähtivalon poistamiseksi (keskellä) ja planeettajärjestelmän kuva (oikealla). Kiitos: NASA/ESA/STScI/R. Kesä
Vasta jälkeenpäin ryhmä tajusi, että planeetat oli havaittu jo vuonna 1998. Tuolloin Hubble-avaruusteleskoopin lähi-infrapunakamera ja moniobjektispektrometri (NICMOS) oli saanut järjestelmästä valoa, joka osoitti planeettojen olemassaolon. Tämä tuli kuitenkin selväksi vasta sen jälkeen, kun äskettäin kehitetty kuvankäsittelytekniikka oli asennettu. Tästä syystä 'esilöytö' jäi huomaamatta.
Lisähavainnot vuosina 2009 ja 2010 paljastivat neljännen planeetan – HR 8799 e – olemassaolon, jonka kiertorata asetti sen kolmen muun sisällä. Silti tämä planeetta on viisitoista kertaa kauempana tähdestään kuin Maa on Auringosta, mikä johtaa noin 18 000 päivän (49 vuoden) kiertokulkuun. Muilla kestää noin 112, 225 ja 450 vuotta (vastaavasti) saavuttaakseen HR 8799:n kiertoradan.
Lopulta Wang päätti tuottaa videon (joka ei ollut hänen ensimmäinen) havainnollistaakseen, kuinka jännittävää eksoplaneettojen etsintä voi olla. Kuten hän sanoi:
'Olin kirjoittanut tämän liikkeen interpolointialgoritmin toiselle eksoplaneettajärjestelmälle, Beta Pictoris b:lle, jossa näemme yhden planeetan kiertoradalla, joka näyttää siltä kuin se sukeltaisi tähteensä (se itse asiassa vain kiertää sen edessä). Halusimme tehdä saman HR 8799:lle herättääksemme tämän järjestelmän henkiin ja jakaaksemme jännitystämme kuvaamalla suoraan eksoplaneettoja. Minusta on aivan uskomatonta, että meillä on tekniikkaa katsella muiden maailmojen kiertävän muita tähtiä.'
Lisäksi video kiinnittää huomion tähtijärjestelmään, joka tarjoaa ainutlaatuisia mahdollisuuksia eksoplaneettojen tutkimukseen. Koska HR 8799 oli ensimmäinen suoraan kuvattu usean planeetan järjestelmä, tähtitieteilijät voivat tarkkailla suoraan neljän planeetan kiertoradat, tarkkailla niiden dynaamisia vuorovaikutuksia ja määrittää, kuinka ne päätyivät nykyiseen muotoonsa.
Tähtitieteilijät voivat myös ottaa spektrejä näiden planeettojen ilmakehistä tutkiakseen niiden koostumusta ja verrata tätä oman aurinkokuntamme kaasujättiläisiin. Ja koska järjestelmä on todella nuori (vain 40 miljoonaa vuotta vanha), se voi kertoa meille paljon planeetan muodostumisprosessista. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, niiden leveät kiertoradat (välttämättömyys niiden koon vuoksi) voivat tarkoittaa, että järjestelmä on vähemmän vakaa.
Wangin mukaan tähtitieteilijät tarkkailevat tulevaisuudessa, poistuuko järjestelmästä planeettoja. En tiedä teistä, mutta katsoisin, että video, joka havainnollistaa yhden HR 8799:n kaasujättiläisten käynnistystä järjestelmästään, olisi myös melko inspiroiva!
Lisälukemista: NASA